INTRODUCCIÓN ciencia dedicada al estudio de la materia y la energía,... fundamentales y cómo se agrupan dichas partículas para formar los... relacionan.
Anuncio
INTRODUCCIÓN La física se define como la ciencia dedicada al estudio de la materia y la energía, y el modo de cómo estas se relacionan. Al estudiar la materia podemos llegar a conocer cuales son las propiedades de las partículas fundamentales y cómo se agrupan dichas partículas para formar los cuerpos. De igual manera, al estudiar la energía podemos determinar cuáles son las posibles interacciones que llevan a cabo las partículas para originar átomos, moléculas o cuerpos mayores. La física ha tenido un gran desarrollo gracias al esfuerzo de notables investigadores y científicos, quienes al inventar y perfeccionar instrumentos, aparatos y equipos han logrado que el hombre agudice sus sentidos al detectar, observar y analizar muchos fenómenos y acontecimientos presentes en el Universo, mismos posibles de estudiar sin su ayuda. La física es por excelencia la ciencia de la medida, ya que su amplio desarrollo se debe fundamentalmente a la posibilidad de cuantificar las principales características de los fenómenos. HISTORIA DE LA FÍSICA La física tiene sus orígenes con los antiguos griegos, quienes trataron de explicarse el origen del Universo y el movimiento de los planetas. Hacia el año 300 a. C. Aristarco ya consideraba el movimiento de la Tierra alrededor del Sol; sin embargo, durante cientos de años predominó la idea de que la Tierra, carente de movimiento, era el centro del Universo con todos los planetas y estrellas girando en torno a ella. • Galileo Galilei. Era un científico italiano que llegó a comprobar que la Tierra giraba alrededor del Sol, tal como sostenía Copérnico astrónomo polaco. • Isaac Newton. Científico inglés que descubrió el movimiento de los cuerpos celestes por medio de su Ley de la Gravitación Universal. • John Dalton. Consideró que todas las cosas estaban formadas por pequeñas partículas llamadas átomos, su idea fue aceptada por otros científicos constituyéndose la Teoría Atómica. • Becquerel. Descubrió el desprendimiento de partículas más pequeñas en los átomos del elemento uranio, por lo cual se pensó que el átomo no era la partícula más pequeña, sino que estaba constituido por otras partículas. Los descubrimientos de la Radioactividad abrieron un nuevo campo para la Física: el estudio de la constitución del átomo. Aparecieron las teorías: Cuántica de Planck, de la relatividad de Einstein y de la mecánica ondulatoria de De Broglie. DIVISIÓN DE LA FÍSICA La física para su estudio se divide en dos grupos: Física Clásica y Física Moderna. La primera estudia todos aquellos fenómenos en los cuáles la velocidad es muy pequeña comparada con velocidad de propagación de la luz; la segunda se encarga de todos aquellos fenómenos producidos a la velocidad de la luz(300 mil Km/ S) o con valores cercanos a ella. 1 La ciencia es un conjunto de conocimientos razonados y sistematizados opuestos al conocimiento vulgar. Las principales características de la ciencia son: • Sistemática, ya que emplea el método científico para sus investigaciones. • Comprobable, porque puede verificar si es falso o verdadero lo que se propone como conocimiento. • Perfectible, es decir, sus enunciados de alguna manera deben considerarse como verdades absolutas, sino por el contrario constantemente sufren modificaciones e incluso correcciones a medida que el hombre incrementa sus conocimientos y mejora la calidad y precisión de sus instrumentos de medición y observación. CIENCIAS FORMALES Y CIENCIAS FACTUALES La ciencia se divide en dos grandes grupos para su estudio: Ciencias Formales Son aquellas que estudian ideas, como es el caso de la Lógica y las Matemáticas. La característica principal de estas ciencias es que demuestran o prueban sus enunciados con base en principios lógicos o matemáticos, pero no los confirman experimentalmente. Ciencias Factuales En general comprueban mediante la observación y la experimentación sus hipótesis, teorías o leyes. JUICIOS DEDUCTIVOS E INDUCTIVOS Las ciencias formales generalmente emplean juicios deductivos, los cuales se realizan cuando a partir de una generalidad o ley se analiza un caso particular. Las ciencias factuales por lo general usan juicios inductivos que se llevan a cabo gracias al estudio de un caso o hecho particular se llega al enunciado de una generalidad o ley. MÉTODOS DE INVESTIGACIÓN MÉTODO CIENTÍFICO Se define como el conjunto de pasos ordenados y sistematizados que conducen con mayor certeza a la elaboración de la ciencia. 2 Los pasos del método científico por lo general son: • Cuerpo del conocimiento disponible. • Observación del problema. • Planteamiento sobre como resolver el problema. • Formulación de la hipótesis que trata de explicar el problema, aún sin comprobación. • Investigación bibliográfica. • Comprobación de la hipótesis. • Elaboración de leyes, teorías y modelos. MÉTODO CIENTÍFICO EXPERIMENTAL El método científico experimental es utilizado por las ciencias factuales, ya que la lógica y las matemáticas no requieren de la experimentación para demostrar sus enunciados, como en la Física, la Química o la Biología que sí la necesitan para probar la validez de sus postulados. Se tiene como una posible secuencia los siguientes pasos: • Cuerpo de conocimiento (fenómeno de estudio) • Observación del fenómeno. • Planteamiento del problema. • Formulación de la hipótesis. • Investigación bibliográfica (libros y revistas). • Experimentación. • Registro e Interpretación de datos. • Comprobación de la hipótesis. • Enunciado de una teoría que explica el porqué del fenómeno. • Obtención de una ley. DEFINICONES DE MAGNITUD, MEDIR Y UNIDAD DE MEDIDA MAGNITUD Se le llama magnitud a todo aquello que pueda ser medido. La longitud de un cuerpo (ya sea largo, ancho, alto, su profundidad, su espesor, su diámetro externo o interno), la masa, tiempo, el volumen, el área, la velocidad, la fuerza, etc., son ejemplos de magnitudes. Los sentimientos como el amor, el odio, la felicidad, la ira y la envidia no pueden ser medidos, por tanto no son magnitudes. MEDIR Es comparar una magnitud con otra de la misma especie que de manera arbitraria o convencional se toma como base, unidad o patrón de medida. UNIDAD DE MEDIDA Recibe el nombre de unidad de medida o patrón toda magnitud de valor conocido y perfectamente definido que se utiliza como referencia para medir y expresar el valor de otras magnitudes de la misma especie. SISTEMAS DE UNIDADES SISTEMA MÉTRICO DECIMAL El primer sistema de unidades bien definido que hubo en el mundo fue el Sistema Métrico Decimal, 3 implantado en 1795 como resultado de la Convención Mundial de Ciencia celebrada en París, Francia; este sistema tiene una división decimal y sus unidades fundamentales son: el metro, el kilogramo−peso y el litro. Además para definir las unidades fundamentales utiliza datos de carácter general como las dimensiones de la Tierra y la densidad del agua. A fin de encontrar una unidad patrón para medir longitudes se dividió un meridiano terrestre en 40 millones de partes iguales y se le llamó metro a la longitud de cada parte. Por tanto definieron al metro como la cuarenta millonésima parte del meridiano terrestre. Una vez establecido el metro como unidad de longitud sirvió de base para todas las demás unidades que constituyeron al Sistema Métrico Decimal, de la palabra metro que quiere decir medida. SISTEMA CEGESIMAL o CGS En 1881, como resultado del gran resultado de la ciencia y por supuesto de la Física se adopta en el Congreso Internacional de los Electricistas realizado en París, Francia, un sistema llamado absoluto: el Sistema Cegesimal o CGS propuesto por el físico alemán Karl Gauss. En dicho sistema las magnitudes fundamentales y las unidades propuestas para las mismas son: para la longitud el centímetro, para la masa el gramo y para el tiempo el segundo. SISTEMA MKS En 1935 en el Congreso Internacional de los Electricistas celebrado en Bruselas, Bélgica, el ingeniero italiano Giovanni Giorgi propone y logra que se acepte su sistema, también llamado absoluto pues como magnitud fundamental se habla de la masa y no del peso de los cuerpos; este sistema recibe el nombre de MKS, cuyas iniciales corresponden al metro, al kilogramo y al segundo como unidades de longitud, masa y tiempo, respectivamente. SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES (SI) En virtud de que el mundo científico se buscaba uniformidad en un solo sistema de unidades que resultara práctico, claro y acorde con los avances de la ciencia, en 1960 científicos y técnicos de todo el mundo se reunieron en Ginebra, Suiza, y acordaron adoptar el llamado: Sistema Internacional de Unidades (SI). Este sistema se basa en el llamado MKS. El Sistema Internacional tiene como magnitudes y unidades fundamentales las siguientes: • Para la longitud el metro (m). • Para la masa el kilogramo (Kg). • Para el tiempo el segundo (s). • Para la temperatura el grado Kelvin (°K). • Para la intensidad de corriente eléctrica el Ampere (A). • Para la intensidad luminosa la Candela (cd). • Para cantidad de sustancia el Mol. SISTEMAS DE UNIDADES ABSOLUTOS Reciben el nombre de Sistemas de Unidades Absolutos aquellos que como una de sus unidades fundamentales utilizan a la masa y no al peso considerado derivada. CLASES Y TIPOS DE ERROR Al medir y comparar el valor verdadero o exacto de una magnitud y el valor obtenido siempre habrá una diferencia llamada error de medición. Por tanto al no existir una medición exacta debemos procurar reducir al 4 mínimo error, empleando técnicas adecuadas y aparatos o instrumentos cuya precisión nos permita obtener resultados satisfactorios. Una forma de reducir la magnitud del error es repetir el mayor número de veces la medición, pues el promedio de las mediciones resultará más confiable que cualquiera de ellas. CLASES DE ERROR EN LAS MEDICIONES Los errores se dividen en dos clases: Errores Sistemáticos Estos errores se presentan de manera constante a través de un conjunto de lecturas realizadas al hacer la medición de una magnitud determinada. Las fuentes o causas de esta clase de errores son: • Defecto en el Instrumento de Medición. Se produce al determinar el tiempo con un cronómetro que marche más rápido o más lento de lo debido. • Error de Paralaje. Este se comete por una incorrecta postura del observador, la cual le impide hacer una adecuada lectura de la medición. • Mala Calibración del Aparato o Instrumento usado. Se da por fallas de fabricación. • Error de Escala. Se produce por el rango de posición del instrumento empleado, lo que provocara una incertidumbre en la medición. Errores Circunstanciales (estocásticos o aleatorios) Esta clase de errores no se repite regularmente de una medición a otra, sino que varían y sus causas se deben a los efectos provocados por las variaciones de presión, humedad y temperatura del ambiente sobre los instrumentos. Así, por ejemplo, con la temperatura la longitud de una regla puede variar ligeramente de una medición a otra; o una balanza sensible puede dar variaciones pequeñas al medir varias veces la masa de un cuerpo. Los errores circunstanciales pueden llamarse estocásticos, ya que son difíciles de apreciar debido a que son muy pequeños y se producen en forma irregular o estocástica de una medición a otra, es decir, azarosa. También se les da el nombre de error aleatorio porque son el resultado de factores inciertos y, por lo tanto, tienen la misma posibilidad de ser positivos o negativos. CONCLUSIÓN En conclusión tenemos que desde nuestros antepasados tuvieron la necesidad de medir para poder realizar todas sus actividades y que hoy hasta en nuestros días hemos tenido esa necesidad para progresar en un futuro y ser mejores día a día. BIBLIOGRAFÍA Física General, Héctor Pérez Montiel. 5
